NO863360L - Fremgangsmaate og anlegg for bearbeidelse av valle og/eller permeat fra en ostefremstillingsprosess. - Google Patents

Description

poreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et anlegg for tørking av materialer, spesielt biprodukter fra ostefremstilling såsom valle og/eller permeat.

Et av hovedbiproduktene ved kommersiell, tradisjonell ostefremstilling er serumet eller den vandige delen av melken kalt valle. Et nyere trinn i ostefremstilling er den såkalte permeeringen, hvorved kaseinet i melke-substansen konsentreres ved molekylær filtrering. Biproduktet ved denne prosessen - "permeatet" - er meget likt valle og kan behandles ved fremgangsmåten og med anlegget ifølge oppfinnelsen på en tilsvarende måte og med et temmelig tilsvarende resultat. I den følgende beskrivelse og i kravene er oppfinnelsen beskrevet og definert i forbindelse med valle, men det må forstås at uttrykket "valle" her også innbefatter det beslektede biproduktet "permeat". Valle er rikt på laktose og er, spesielt i tørr pulverform, nyttig i andre matvareprodukter til mennesker og dyr. Hovedproblemene ligger i å omvandle den i det vesentlige flytende vallen (tilnærmet 94% væske) slik den oppsamles fra ostefremstillingsprosessen, til dens tørre pulverform.

Innenfor tidligere kjent teknikk finnes flere fremgangmsåter for fremstilling av pulverformig valle fra det flytende biproduktet. Vanligvis underkastes den fremdeles flytende vallen, etter et antall forbehandlings-trinn, en vakuumfordampning som omvandler den til et stoff som inneholder mellom 50% og 65% faststoff. Denne vallen inneholder imidlertid laktose i dens3-amorfe form, hvilket er uegnet for fremstilling av et ikke-klumpdannende, frittflytende pulver. Følgelig er det neste trinnet å omdanne den3-amorfe laktosen til dens a-monohydrattilstand, hvorfra det egnede pulveret kan oppnås. Dette utføres ved krystallisasjon.

Innenfor tidligere kjent teknikk ble krystallisajson utført porsjonsvis. Det anvendes store tanker hvori vallen med 50 til 65% f ast sto f f innhold avkjøles i opptil 24 timer under kontinuerlig omrøring. For å gjøre den samlede prosessen tilnærmet kontinuerlig anvendes naturligvis et antall store tanker, slik at når én tank tømmes fylles en annen, mens andre kan inneholde valle i forskjellige stadier av krystallisasjon. Etter krystallisajson er 65% til 80% av laktosen i vallen i en a-monohydrattilstand, som er egnet for fremstilling av en ikke-klumpdannende, pulverformig valle. Denne krystalliserte vallen, som fremdeles bare inneholder 50% til 65% faststoff, tilsføres deretter til et stort forstøvningstørkeapparat og i noen tilfeller til et sekundært tørkeapparat, som fjerner hovedmengden av den gjenværende væsken, hvoretter vallen foreligger som et tørt pulver med ca. 96% faststoff.

Uheldigvis har den tidligere kjente prosessen flere ulemper. For det første er den energimengden som anvendes i prosessen betydelig fordi den energibesparende vakuuminndampningsprosessen bare anvendes for å redusere vallen til et faststoffnivå på 50% til 65%. En eventuell ytterligere fjernelse av væske fra vallen ved fordampning ved dette punktet resulterer i en valle av så høy viskositet at det ville hindre omrøring i krystallisasjonstankene. Som en følge av dette kan vakuuminndampningsprosessen ikke anvnedes til maksimal effektivitet, og isteden må en betydelig tørking av vallen utføres ved den mindre energi-effektive lufttørkingen etter krystallisajsonen. Videre er den samlede prosessen ikke fullstendig kontinuelrig, idet krystallisajsonstankene fungerer på en prosjonsvis basis, og krever store mengder stort og kostbart utstyr, spesielt i form av krystallisajsonstankene og en stor lufttørker som er påkrevet for å fjerne en betydelig mengde væske etter krystallisasjon.

Ifølge oppfinnelsen tilveiebrignes en fremgangsmåte for tørking av valle som er mer energibesparende og krever mindre utstyr enn tidligere fremgangsmåter. Den flytende vallen konsentreres innledningsvis ved fordampningsprosessen inntil den inneholder ca. 75% faststoff ved hjelp av energibesparende vakuumfordampere, hvoretter vallepastaen føres gjennom en kontinuerlig varmeveksler for avkjøling og krystallisasjon, hvorfra den føres inn i en liten virvel-lyntørker for endelig tørking, slik at det ønskede pulveret frembringes.

I den foretrukne utførelsen anvendes en avsluttende vakuumfordamper etter de vanlig vakuumfordamperne for å frembringe en valle i pastaform som inneholder ca. 75% faststoff og befinner seg ved en temperatur som vanligvis ligger mellom 45"C og 80"C. Den resulterende vallepastaen tilføres deretter til en avkjølt varmeveksler for kontinuelrig krystallisasjon. Vallepastaen med dens nå høye innhold av cx-monohydratlaktose, føres fra varmeveksleren inn i en virvel-lyntørker som raskt omvandler pastaen til et tørt, ikke-klumpdannende pulver.

Fremgangsmåten reduserer den anvendte energien av flere grunner. For det første utføres hoveddelen av fordampningen ved foreliggende oppfinnelse ved hjelp av vakuumfordampere og de avsluttende fordamperne, som er mer energibesparende enn tørkeinnretningene som utfører det meste av tørkingen ved tidligere kjent teknikk. Videre er, idet vallen har en større faststoff konsentrasjon når den når krystallisasjonstrinnet ved foreliggende oppfinnelse, krystallisajsonen raskere og mer fullstendig på grunn av overmetningen av laktosen i den mer kosnentrerte vallen.

Som en følge av dette finner den kontinuelrige krystallisajsonen sted i langt høyere grad enn ved den tidligere kjente teknikken, dette resulterer i et mer ikke-klumpdannende pulver, og det kreves færre, billigere og mindre utstyrsdeler. Prosessen er videre kontinuerlig, hvilket forbedrer funksjonen av det samlede systemet.

Nedenfor følger en beskrivelse av den foretrukne utførelsen, med henvisning til tegningene.

Figur 1 viser et blokk-diagram av et samlet system innbefattende foreliggende oppfinnelse;

figur 2 viser et diagram av det samlede systemet ifølge oppfinnelsen, og figur 3 er et tverrsnitt av virvel-lyntørkeren som anvendes ved foreliggende oppfinnelse.

Med referanse til figur 1 er vallebehandlingsanlegget ifølge oppfinnelsen angitt med 10. Anlegget 10 innbefatter generelt ostefremstillingskar 20, forbehandlingsinnrenting 30, vakuumfordampere 40, en avsluttende fordamper 44, en krystallisajsonsvarmeveksler 50 og en virvel-lyntørker 60.

Som vist i figur 2 er ostefremstillingskarene 20 konvensjonelle beholdere hvori bearbeidet melk omvandles til ost ved den vanlige fremgangsmåten. Bare to kar er vist, men i praksis kan et hvilket som helst antall kar benyttes. Det finnes to grunnleggende biprodukter ved ostefremstilling, og disse er ostemasse og valle, hvorav begge bearbeides etterfølgende for senere bruk. Bearbeidelsesinnretningen for ostemasse er ikke vist her.

Vallen fra ostefremstillingskarene 20 er ca. 94% væske, og den suges fra karene gjennom rør 22, som fører den til en eller annen konvensjonell forbehandlingsinnretning 30. Et eksempel på en slik forbehandlingsinnretning er vist på sidene 74 og 75 i septembernummeret 1981 av "Food Engineering".

Fra forbehandlingsinnretningen 30 fører ytterligere rør 32 den fremdeles flytende vallen til vakuumfordamperne 40. Vakuumfordamperne 40 er en serie loddrette beholdere som fjerner væskeinnholdet fra vallen. Fordamperne 40 kan være hvilke som helst av de som vanligvis anvendes til vallebearbeidelse.

I den foretrukne utførelsen etterfølges fordamperne 40 av en avlsuttende fordamper 44 som fjerner mer av væskeinnholdet fra vallen. Den resulterende vallen fra den avlsuttende fordamperen 44 inneholder opp til 75% faststoff, og har ved den foretrukne utførelsesformen en temperatur på ca. 45"C til 80"C. Laktosen i vallepastaen foreligger imidlertid fremdeles hovedsakelig i den p-amorfe tilstanden, og tilføres til en kontinuelrig krystallisajsonsinnrenting betegnet en avkjølt varmeveksler 50. (Vallepastaen med 75% faststoff vil være så tykk at den vil over-belaste og gjenstoppe rørerinnrentingene i konvensjonelle krystallisa-sjonstanker). Det resulterende produktet fra varmeveksleren 50 er en vallepasta hvori laktosen hovedsakelig er av a-monohydratformen. Pastaen har en temperatur på ca. 15"C til 45°C, og den tilføres deretter til virvel-lyntørkeren 60.

Som det best fremgår i figur 3 sendes vallepastaen fra varmeveksleren 50 til en tilførselstank 62 for tørkeinnrentingen 60. Tnaken 62 inneholder en roterende rører 64 og en mateskrue 66. Mateskruen 66, som har et drev med variabel hastighet, er forbundet med et tørkekammer 68. Luft suges også inn i tørkeinnretningen 60 ved inntaket 70. Inntaket 70 er forbundet via en oppvarmingsinnretning 72 med en luftfordeler 74 som omgir og står i forbindelse med den nedre delen av tørkekammeret 68. En rotor 76 er videre anbrakt i bunnen av tørkekammeret 68.

Øverst i kammeret 68 finnes en klassifikator 78 som er forbundet med et filterapparat 80. Filterapparatet 80 er i den foretrukne utførelsen et syklonfilter 82 over en ventil 84. En luftutløpskanal 86 er forbudnet fra filteret til en vasker 88 og annet renseutstyr (ikke vist) for å fjerne vallepartikler fra den utgående luften. En slik tørker, såvel som den avsluttende fordamperen og den kontinuerlige varmeveksleren, er tilgjengelig fra rettighetshaveren til foreliggende oppfinnelse, APV Anhydro A/S, Østmarken 8, DK-2860 Søborg, Danmark. En egnet virvel-lyntørker for anvendelse ved foreliggende oppfinnelse er også beskrevet i EP-søknad nr. 84113132.9.

Under drift tilføres vallepastaen til tilførselstanken 62 av tørkerinn-retningen 60. Den roterende røreren 64 blander forsiktig vallen og tvinger den inn i mateskruen 66, som fører vallepastaen inn i tørke-kammeret 68 i en kontinuerlig strøm. Samtidig tilføres luft fra inntaket 70, denne oppvarmes først ved hjelp av oppvarmingsinnretningen 72, innføres tangensielt i bunnen av kammeret 68 ved hjelp av fordeleren 74. Den oppvarmede luften stiger til toppen av kammeret 68. Tørkeinn-retningen fungerer følgelig som et omrørt, fluidisert sjikt. Rotoren 76 dreier seg i bunnen av kammeret 68 og omrører pulveret og de større klumpene av valle som kommer inn fra mateskruen 66. Klumpene tørker langs utsiden og de tørkede delene viser tendens til å brekkes av. Når det er fint nok føres dette pulveret oppover med luftstrømmen. Resten av klumpene forblir nær bunnen av av kammeret 68 inntil det er til-strekkelig tørket og små nok til også å føres til toppen av kammeret. Når det først befinner seg ved toppen av kammeret 68 vandrer det tørkede pulveret og luft gjennom klassifikatoren 78 til filterapparatet 80. I filterapparatet 80 suges luften inn i syklonen 82 på en sirkulerende måte. Dette tvinger de faste partiklene til ytterveggene, hvor de så faller til ventilen 84, som benyttes til å samle den nå pulveriserte vallen. Pulveret er på dette tidspunktet et ikke-klumpdannende vallepulver som inneholder ca. 96% faststoff. Luften forlater syklonen 82 og går til vakseren 88 og annet utstyr (ikke vist) for ytterligere rensing før den frigis.

Det er flere fordeler ved anlegget ifølge foreliggende oppfinnelse. For det første gjør den avsluttende fordamperen 44 hoveddelen av arbeidet med omvandling av den flytende vallen til fast form, i motsetning til de mindre effektive lufttørkeanleggene innen tidligere kjente systemer. Dette vil gi en anslått energibesparelse på ca. 20%. Videre kreves det mindre utstyr, videre er mindre plasskrevende utstyr påkrevet, idet tørkeinnretningen her ikke må utføre den vesentlige tørkingen som de tidligere kjente tørkeinnretningene utførte (fordi vallen allerede inneholder 75% fasetstoff når den når tørkeinnretningen ifølge foreliggende oppfinnelse). Videre utfører virvel-lyntørkeren ifølge oppfinnelsen tørkingen raskere enn andre lufttørkeinnretninger. Det kreves også her mindre plasskrevende utstyr enn ved tidligere kjente prosesser. Spesielt er rekken av store porsjonskrystallisasjonstanker her erstattet av en mye mindre, kontinuerlig fungerende avkjølt varmeveksler. Det samlede resultatet av alt dette er at det behøves langt mindre anleggsplass for å romme utstyret.

Endelig er prosessen ifølge foreliggende oppfinnelse en kontinuerlig prosess, hvilket i høy grad forenkler driften av anlegget. Ved de tidligere kjente prosesser er det, etter at fordamperne er slått av, påkrevet at lufttørrerinnretningen kjøres i en hel dag for å behandle den store mengden valle som er lagret i krystallisatorne. Ellers kunne vallen, dersom den ble stående i beholderne, stivne eller forderves. Omvendt må fordamperne, når de eldre anleggene startes, arbeide i en hel dag (for å fylle tankene) før tørkeinnretningen aktiveres.

Andre variasjoner vil fremgår for fagmannen.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for omvandling av valle og/eller permeat, idet følgende betegnet valle, som et biprodukt fra en ostefremstillingsprosess til et tørt, ikke-klumpdannende pulver, ved hvilken vallen oppsamles fra ostefremstillingsprosessen og underkastes eventuelt en forbehandling, den oppsamlede vallen konsentreres ved vakuuminndampning, den konsentrerte vallen krystalliseres for å overføre det meste av laktoseinnholdet til cx-monohydratf ormen, og den krystalliserte vallen lufttørkes slik at det dannes et pulver, karakterisert ved at: vakuuminndampningen utføres til et faststoff innhold på ca. 75% eller mer, krystallisasjonen utføres ved å avkjøle den konsentrerte vallen i en kontinuerlig fungerende varmeveksler, og den krystalliserte vallen tørkes som en pasta i et fluidisert sjikt i en virvel-lyntørker til et ikke-klumpdannende pulver.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den konsentrerte vallen forlater vakuuminndampningstrinnet med en temperatur mellom 45 og 80 "C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den krystalliserte vallen forlater varmeveksleren med en temperatur mellom 15 og 45° C.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at det ikke-klumpdannende pulveret forlater virvel-lyntørkeren med et faststoff innhold på ca. 96%.

5. Apparatur for utførelse av fremgangsmåten ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, og innbefattende: innretninger for oppsamling og eventuelt for behandling av valle fra en ostefremstillingsprosess, vakuuminndampere for oppkonsentrering av den samlede vallen, innretninger for krystallisering av den konsentrerte vallen slik at det meste av dens laktoseinnhold overføres til cx-monohydratformen, og innretning for lufttørking av den krystalliserte vallen til et pulver, karakterisert ved at: vakuumfordamperne innbefatter minst én avsluttende fordamper utformet for å konsentrere vallen til et faststoff innhold på ca. 75% eller mer, innretningen for krystallisajson av den konsentrerte vallen inn befatter minst én kontinuerlig fungerende varmeveksler, og innretningen for lufttørking av den krystalliserte vallen innbefatter et fluidisert sjikt i minst én virvel-lyntørker.

6. Apparatur ifølge krav 5, karakterisert ved at den avsluttende fordamperen er utformet slik at den gir konsentrert valle ved en temperatur mellom 45 og 80 "C.

7. Apparatur ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at varmeveksleren er utformet slik at den gir krystallisert valle veden temperatur mellom 15 og 45 "C.

8. Apparatur ifølge et hvilket som helst av kravene 5 til 7, karakterisert ved at virvel-lyntørkeren er utformet slik at den gir et ikke-klumpdannende pulver med et faststoff innhold på ca. 96%.